Teknologi pemotongan dawai berlian juga dikenali sebagai teknologi pemotongan kasar penyatuan. Ia merupakan penggunaan kaedah penyaduran elektrik atau ikatan resin bagi pelelas berlian yang disatukan pada permukaan dawai keluli, dawai berlian yang bertindak secara langsung pada permukaan rod silikon atau jongkong silikon untuk menghasilkan pengisaran, bagi mencapai kesan pemotongan. Pemotongan dawai berlian mempunyai ciri-ciri kelajuan pemotongan yang pantas, ketepatan pemotongan yang tinggi dan kehilangan bahan yang rendah.
Pada masa ini, pasaran kristal tunggal untuk wafer silikon pemotong dawai berlian telah diterima sepenuhnya, tetapi ia juga telah menghadapi proses promosi, antaranya putih baldu adalah masalah yang paling biasa. Memandangkan ini, kertas kerja ini memberi tumpuan kepada cara mencegah masalah putih baldu pemotongan dawai berlian.
Proses pembersihan wafer silikon monokristalin pemotong dawai berlian adalah untuk menanggalkan wafer silikon yang dipotong oleh alat mesin gergaji dawai dari plat resin, menanggalkan jalur getah, dan membersihkan wafer silikon. Peralatan pembersihan terutamanya mesin pra-pembersihan (mesin penyahgulahan) dan mesin pembersih. Proses pembersihan utama mesin pra-pembersihan adalah: penyuapan-semburan-semburan-pembersihan ultrasonik-penyahgulahan-pembilasan air bersih-kurang penyuapan. Proses pembersihan utama mesin pembersih adalah: penyuapan-pembilasan air tulen-pembilasan air tulen-basuhan alkali-basuhan alkali-pembilasan air tulen-pembilasan air tulen-pra-penyahhidratan (pengangkatan perlahan)-pengeringan-pembersihan.
Prinsip pembuatan baldu kristal tunggal
Wafer silikon monokristalin adalah ciri kakisan anisotropik wafer silikon monokristalin. Prinsip tindak balas adalah persamaan tindak balas kimia berikut:
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑
Pada dasarnya, proses pembentukan suede adalah: Larutan NaOH untuk kadar kakisan yang berbeza bagi permukaan kristal yang berbeza, (100) kelajuan kakisan permukaan berbanding (111), jadi (100) kepada wafer silikon monokristalin selepas kakisan anisotropik, akhirnya terbentuk pada permukaan untuk (111) kon empat sisi, iaitu struktur "piramid" (seperti yang ditunjukkan dalam rajah 1). Selepas struktur terbentuk, apabila cahaya sampai ke cerun piramid pada Sudut tertentu, cahaya akan dipantulkan ke cerun pada Sudut lain, membentuk penyerapan sekunder atau lebih banyak, sekali gus mengurangkan pemantulan pada permukaan wafer silikon, iaitu, kesan perangkap cahaya (lihat Rajah 2). Lebih baik saiz dan keseragaman struktur "piramid", lebih jelas kesan perangkap, dan lebih rendah pemancaran permukaan wafer silikon.
Rajah 1: Mikromorfologi wafer silikon monokristalin selepas penghasilan alkali
Rajah 2: Prinsip perangkap cahaya bagi struktur "piramid"
Analisis pemutihan kristal tunggal
Melalui mikroskop elektron imbasan pada wafer silikon putih, didapati bahawa mikrostruktur piramid wafer putih di kawasan tersebut pada dasarnya tidak terbentuk, dan permukaannya seolah-olah mempunyai lapisan sisa "berlilin", manakala struktur piramid suede di kawasan putih wafer silikon yang sama terbentuk dengan lebih baik (lihat Rajah 3). Jika terdapat sisa pada permukaan wafer silikon monokristalin, permukaan tersebut akan mempunyai saiz struktur "piramid" kawasan sisa dan penjanaan keseragaman dan kesan kawasan normal tidak mencukupi, mengakibatkan pantulan permukaan baldu sisa lebih tinggi daripada kawasan normal, kawasan yang mempunyai pantulan tinggi berbanding kawasan normal dalam visual dipantulkan sebagai putih. Seperti yang dapat dilihat daripada bentuk taburan kawasan putih, ia bukan bentuk yang sekata atau biasa di kawasan yang luas, tetapi hanya di kawasan setempat. Sepatutnya bahan pencemar setempat pada permukaan wafer silikon belum dibersihkan, atau keadaan permukaan wafer silikon disebabkan oleh pencemaran sekunder.
Rajah 3: Perbandingan perbezaan mikrostruktur serantau dalam wafer silikon putih baldu
Permukaan wafer silikon pemotong dawai berlian lebih licin dan kerosakannya lebih kecil (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4). Berbanding dengan wafer silikon mortar, kelajuan tindak balas permukaan wafer silikon pemotong dawai berlian alkali dan berlian adalah lebih perlahan daripada wafer silikon monokristalin pemotong mortar, jadi pengaruh sisa permukaan pada kesan baldu adalah lebih jelas.
Rajah 4: (A) Mikrograf permukaan wafer silikon potongan mortar (B) mikrograf permukaan wafer silikon potongan dawai berlian
Sumber sisa utama permukaan wafer silikon potongan dawai berlian
(1) Penyejuk: komponen utama penyejuk pemotong dawai berlian ialah surfaktan, penyebar, penyahfamagen dan air serta komponen lain. Cecair pemotong dengan prestasi cemerlang mempunyai penggantungan, penyebaran yang baik dan keupayaan pembersihan yang mudah. Surfaktan biasanya mempunyai sifat hidrofilik yang lebih baik, yang mudah dibersihkan dalam proses pembersihan wafer silikon. Pengadukan dan peredaran berterusan bahan tambahan ini di dalam air akan menghasilkan sejumlah besar buih, mengakibatkan penurunan aliran penyejuk, menjejaskan prestasi penyejukan, dan masalah buih dan juga limpahan buih yang serius, yang akan menjejaskan penggunaannya dengan serius. Oleh itu, penyejuk biasanya digunakan dengan agen penyahbuih. Untuk memastikan prestasi penyahbuih, silikon dan polieter tradisional biasanya hidrofilik yang lemah. Pelarut dalam air sangat mudah diserap dan kekal di permukaan wafer silikon dalam pembersihan berikutnya, mengakibatkan masalah bintik putih. Dan tidak serasi dengan komponen utama penyejuk. Oleh itu, ia mesti dibuat kepada dua komponen. Komponen utama dan agen penyahbuih telah ditambah ke dalam air. Dalam proses penggunaan, mengikut keadaan buih. Tidak dapat mengawal penggunaan dan dos agen antibuih secara kuantitatif. Boleh menyebabkan dos berlebihan agen anoaming yang tinggi. Menyebabkan peningkatan sisa permukaan wafer silikon. Ia juga lebih menyusahkan untuk dikendalikan. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh harga bahan mentah dan bahan mentah agen penyahbuih yang rendah. Oleh itu, kebanyakan penyejuk domestik menggunakan sistem formula ini. Penyejuk lain menggunakan agen penyahbuih baharu. Boleh serasi dengan komponen utama. Tiada tambahan. Boleh mengawal jumlahnya secara berkesan dan kuantitatif. Boleh mencegah penggunaan berlebihan dengan berkesan. Latihan ini juga sangat mudah dilakukan. Dengan proses pembersihan yang betul, sisa-sisanya boleh dikawal ke tahap yang sangat rendah. Di Jepun dan beberapa pengeluar domestik menggunakan sistem formula ini. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kos bahan mentah yang tinggi, kelebihan harganya tidak jelas.
(2) Versi gam dan resin: pada peringkat akhir proses pemotongan dawai berlian, wafer silikon berhampiran hujung yang masuk telah dipotong terlebih dahulu, wafer silikon di hujung saluran keluar belum dipotong, dawai berlian yang dipotong awal telah mula dipotong ke lapisan getah dan plat resin, memandangkan gam rod silikon dan papan resin kedua-duanya adalah produk resin epoksi, titik pelembutannya pada asasnya antara 55 dan 95℃, jika titik pelembutan lapisan getah atau plat resin rendah, ia boleh menjadi mudah panas semasa proses pemotongan dan menyebabkannya menjadi lembut dan cair, melekat pada dawai keluli dan permukaan wafer silikon, menyebabkan keupayaan pemotongan garisan berlian berkurangan, atau wafer silikon diterima dan diwarnakan dengan resin, setelah dipasang, ia sangat sukar untuk dibasuh, pencemaran sedemikian kebanyakannya berlaku berhampiran tepi wafer silikon.
(3) serbuk silikon: dalam proses pemotongan dawai berlian akan menghasilkan banyak serbuk silikon, dengan pemotongan, kandungan serbuk penyejuk mortar akan semakin tinggi, apabila serbuk cukup besar, akan melekat pada permukaan silikon, dan pemotongan dawai berlian saiz dan saiz serbuk silikon menyebabkan ia lebih mudah diserap pada permukaan silikon, menjadikannya sukar untuk dibersihkan. Oleh itu, pastikan penyejuk dikemas kini dan kualitinya dan kurangkan kandungan serbuk dalam penyejuk.
(4) agen pembersih: penggunaan semasa pengeluar pemotong dawai berlian kebanyakannya menggunakan pemotongan mortar pada masa yang sama, kebanyakannya menggunakan pemotongan mortar pra-cuci, proses pembersihan dan agen pembersih, dan sebagainya. Teknologi pemotongan dawai berlian tunggal daripada mekanisme pemotongan, membentuk satu set lengkap garisan, penyejuk dan pemotongan mortar mempunyai perbezaan yang besar, jadi proses pembersihan yang sepadan, dos agen pembersih, formula, dan sebagainya haruslah untuk pemotongan dawai berlian membuat pelarasan yang sepadan. Agen pembersih adalah aspek penting, formula agen pembersih asal surfaktan, kealkalian tidak sesuai untuk membersihkan wafer silikon pemotongan dawai berlian, haruslah untuk permukaan wafer silikon dawai berlian, komposisi dan sisa permukaan agen pembersih yang disasarkan, dan ambil dengan proses pembersihan. Seperti yang dinyatakan di atas, komposisi agen penyahbuih tidak diperlukan dalam pemotongan mortar.
(5) Air: pemotongan dawai berlian, pra-basuh dan pembersihan air limpahan mengandungi bendasing, ia mungkin terserap ke permukaan wafer silikon.
Kurangkan masalah menjadikan rambut baldu kelihatan putih
(1) Untuk menggunakan penyejuk dengan penyebaran yang baik, dan penyejuk dikehendaki menggunakan agen penyahbuih residu rendah untuk mengurangkan sisa komponen penyejuk pada permukaan wafer silikon;
(2) Gunakan gam dan plat resin yang sesuai untuk mengurangkan pencemaran wafer silikon;
(3) Bahan penyejuk dicairkan dengan air tulen untuk memastikan tiada bendasing yang mudah tertinggal dalam air yang digunakan;
(4) Untuk permukaan wafer silikon potong dawai berlian, gunakan agen pembersih yang lebih sesuai untuk aktiviti dan kesan pembersihan;
(5) Gunakan sistem pemulihan dalam talian penyejuk talian berlian untuk mengurangkan kandungan serbuk silikon dalam proses pemotongan, supaya dapat mengawal sisa serbuk silikon pada permukaan wafer silikon wafer dengan berkesan. Pada masa yang sama, ia juga boleh meningkatkan peningkatan suhu air, aliran dan masa dalam pra-cucian, untuk memastikan serbuk silikon dibasuh tepat pada masanya.
(6) Sebaik sahaja wafer silikon diletakkan di atas meja pembersihan, ia mesti dirawat dengan segera, dan pastikan wafer silikon basah sepanjang proses pembersihan.
(7) Wafer silikon memastikan permukaan basah semasa proses penyahgam, dan tidak boleh kering secara semula jadi. (8) Dalam proses pembersihan wafer silikon, masa yang terdedah di udara boleh dikurangkan seboleh-bolehnya untuk mengelakkan penghasilan bunga pada permukaan wafer silikon.
(9) Kakitangan pembersihan tidak boleh bersentuhan secara langsung dengan permukaan wafer silikon semasa keseluruhan proses pembersihan, dan mesti memakai sarung tangan getah, supaya tidak menghasilkan cap jari.
(10) Dalam rujukan [2], hujung bateri menggunakan proses pembersihan hidrogen peroksida H2O2 + alkali NaOH mengikut nisbah isipadu 1:26 (larutan 3% NaOH), yang boleh mengurangkan berlakunya masalah secara berkesan. Prinsipnya adalah serupa dengan larutan pembersihan SC1 (biasanya dikenali sebagai cecair 1) wafer silikon semikonduktor. Mekanisme utamanya: filem pengoksidaan pada permukaan wafer silikon dibentuk oleh pengoksidaan H2O2, yang dihakis oleh NaOH, dan pengoksidaan dan kakisan berlaku berulang kali. Oleh itu, zarah yang melekat pada serbuk silikon, resin, logam, dll.) juga jatuh ke dalam cecair pembersih bersama lapisan kakisan; disebabkan oleh pengoksidaan H2O2, bahan organik pada permukaan wafer diuraikan menjadi CO2, H2O dan dikeluarkan. Proses pembersihan ini telah digunakan oleh pengeluar wafer silikon untuk memproses pembersihan wafer silikon monokristalin pemotongan dawai berlian, wafer silikon di domestik dan Taiwan dan pengeluar bateri lain yang menggunakan aduan masalah putih baldu secara berkumpulan. Terdapat juga pengeluar bateri yang telah menggunakan proses pra-pembersihan baldu yang serupa, juga berkesan mengawal penampilan putih baldu. Dapat dilihat bahawa proses pembersihan ini ditambah dalam proses pembersihan wafer silikon untuk membuang sisa wafer silikon bagi menyelesaikan masalah rambut putih pada hujung bateri dengan berkesan.
kesimpulan
Pada masa ini, pemotongan dawai berlian telah menjadi teknologi pemprosesan utama dalam bidang pemotongan kristal tunggal, tetapi dalam proses mempromosikan masalah pembuatan baldu putih telah membimbangkan pengeluar wafer silikon dan bateri, yang menyebabkan pengeluar bateri menggunakan wafer silikon pemotongan dawai berlian untuk mempunyai sedikit rintangan. Melalui analisis perbandingan kawasan putih, ia terutamanya disebabkan oleh sisa pada permukaan wafer silikon. Untuk mencegah masalah wafer silikon dalam sel dengan lebih baik, kertas kerja ini menganalisis kemungkinan sumber pencemaran permukaan wafer silikon, serta cadangan dan langkah penambahbaikan dalam pengeluaran. Mengikut bilangan, kawasan dan bentuk bintik putih, puncanya boleh dianalisis dan diperbaiki. Adalah disyorkan terutamanya untuk menggunakan proses pembersihan hidrogen peroksida + alkali. Pengalaman yang berjaya telah membuktikan bahawa ia boleh mencegah masalah pemotongan dawai berlian dalam pembuatan wafer silikon pemutihan baldu dengan berkesan, untuk rujukan orang dalam industri umum dan pengeluar.
Masa siaran: 30 Mei 2024